CN203933400U - 一种单驱动多变压器原边并联的开关电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种单驱动多变压器原边并联的开关电源电路，包括电源、开关管、多个原边并联的变压器，其中电源、开关管以及并联在一起的变压器原边相串联。本实用新型的开关电源电路具有如下优点：驱动简单，可以在单驱动的情况下控制多路输出；电源一致性强，电磁干扰小，容易满足安规要求；方便在大功率应用场合和多路输出应用下实现变压器的扁平化设计；使得整个电路在非连续导通模式下的工作能够被方便地实现，有利于提高环路控制的稳定性。

Description

一种单驱动多变压器原边并联的开关电源电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源电路，尤其涉及一种单驱动多变压器原边并联的开关电源电路。

背景技术

反激拓扑(Flyback topology)，具有电路简单、多路输出、可隔离、成本低廉等优点，因此反激拓扑在小功率开关电源电路中的应用已经相当的普及。

图1是典型的多路输出反激拓扑的示意图，其中，变压器T1起到隔离和储能的作用。在图1中，电源V、原边绕组L1和开关管Q串联，副边绕组L2、二极管D1和负载R1串联，副边绕组L3、二极管D2和负载R2串联，电容C1与负载R1并联，电容C2与负载R2并联。反激拓补的工作模式包括连续导通模式(CCM)，非连续导通模式(DCM)，边界导通模式(BCM)。

反激拓扑优点虽多，但在应用过程中也存在如下的问题：

第一，现有变压器骨架的PIN脚数量有限，目前主流的最大骨架变压器的PIN脚为7PIN+7PIN。当负载数太多时，由于一个变压器骨架的PIN脚不够用，所以多数情况下只能通过飞线的方式、或者通过多个图1所示电路来实现多路输出。采用飞线的方式会使得电源一致性降低，同时飞线那路输出中的电磁干扰(EMI)容易加大；

第二，当输出功率较大的时候，需要使用大型变压器。这对一些希望将电源设计成扁平状的场合来说，是不能满足要求的。如果变压器能做得比较小，则反激电路需要工作在CCM模式下，而在CCM模式下环路控制的稳定性不如DCM模式，不能满足特定设计要求。

第三，在对高压、多路输出有严格安规要求的情况下，需要使用大的骨架来满足安规要求，会增加成本。

实用新型内容

现有技术存在电源电路抗电磁干扰能力差，不满足扁平化设计要求和电源安规要求的问题，本实用新型要实现一路驱动多路输出的开关电源电路，降低输出电路的电磁干扰，满足扁平化设计要求和电源安规要求。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种单驱动多变压器原边并联的开关电源电路，包括电源、开关管、多个原边并联的变压器，其中所述电源、开关管以及并联在一起的变压器原边相串联。

在优选的方案中，在所述电源、开关管、多个原边并联的变压器相串联的回路中串联连接电流检测元件，其中所述电流检测元件为分流器、电阻或者电流传感器；所述电流检测元件的数量为一个或者多个所述电流检测元件相串联或者并联。

在优选的方案中，所述电源为一个电容或者多个并联的电容或者直流电源设备；所述开关管为开关型器件，所述开关型器件包括MOSFET、IGBT或三极管；所述开关管的数量为一个，或者多个所述开关管并联。

在优选的方案中，每个所述变压器包括一个或者多个副边绕组，每个副边绕组与一个输出电路连接；所述输出电路包括与所述副边绕组串联的二极管和电容，以及与所述电容并联的负载；所述二极管和所述电容的数量均为一个，或者多个所述二极管并联，多个所述电容并联。

在优选的方案中，两个或两个以上属于不同输出电路的电容相并联。

本实用新型具有如下优点：

第一，驱动简单，可以在单驱动的情况下控制多路输出；

第二，电源一致性强，电磁干扰小，容易满足安规要求；

第三，方便在大功率应用场合和多路输出应用下实现变压器的扁平化设计；

第四，使得整个电路在DCM模式下的工作能够被方便地实现，有利于提高环路控制的稳定性。

附图说明

图1是现有的多路输出反激拓扑的示意图；

图2是实施例一提供的反激拓扑的示意图；

图3是实施例二提供的反激拓扑的示意图。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

本实用新型的开关电源电路包括电源、开关管、多个原边并联的变压器，其中电源、开关管以及并联在一起的变压器原边相串联。

在图2所示开关电源电路中，变压器和输出电路的数量均为两个，每个变压器与一个相应的输出电路连接；为了方便说明问题，图中仅显示两个变压器和输出电路，实际应用中可使用两个以上的变压器和输出电路。具体地，变压器T1包括原边绕组L1和与原边绕组L1配合的第一副边绕组L2和第二副边绕组L3；各个输出电路的元件和元件间的连接方式可以相同，其中一个输出电路包括与第一副边绕组L2串联的第一二极管D1和第一负载R1，以及与第一负载R1并联的第一电容C1；另一个输出电路包括与第二副边绕组L3串联的第二二极管D2和第二负载R2，以及与第二负载R2并联的第二电容C2。电源可以为一个电容或者多个并联的电容或者直流电源设备，上述开关管为开关型器件，所述开关型器件可以是金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或三极管等；开关管的数量为一个，或者多个开关管并联。

可以在电源、开关管、多个原边并联的变压器相串联的回路中串联连接电流检测元件，其中电流检测元件包括但不限于分流器、电阻或者电流传感器；电流检测元件的数量可以为一个，也可以是多个所述电流检测元件相串联或者并联。

图2所示开关电源电路能够有效解决如下问题：变压器骨架的PIN脚数量有限导致的多路输出难以实现，飞线方式实现多路输出导致的电源一致性降低和电磁干扰增大，安规要求难以实现，以及实现多路输出成本大。该开关电源电路的特点是通过使用多个变压器实现多路输出的目的，多个变压器的原边绕组(也称为原边)进行并联，使用同一个开关管进行控制，只需要一路驱动即可。简单的工作原理介绍如下：当开关管导通时，所有变压器开始通过各自的原边进行储能；开关管关闭时，所有变压器的副边绕组开始释放能量，实现为负载提供能量的目的。在本实用新型的原理下，在电源电路中设置多个输出电路，和多个副边绕组也是可行的；原边绕组与相应的多个副边绕组耦合，副边绕组与相应的输出电路连接。

在图3所示开关电源电路中，变压器为两个规格相同的变压器T2，输出电路包括一个负载R3和与负载R3并联的一个电容C3，还包括二极管D3和二极管D4；变压器T2包括一个原边绕组L4和与原边绕组L4配合的一个副边绕组L5，副边绕组L5与二极管D3以及负载R3相串联，副边绕组L5与二极管D4以及负载R3相串联。

在输出功率较大的情况下，现有开关电源电路中不能使用扁平化结构的变压器，而图3所示开关电源电路中能够解决这一问题。图3所示电路的特点是：将输出功率平摊在多个变压器上，以实现每个变压器的扁平化设计。同时，由于平摊之后需要向每个变压器提供的能量较低，每个变压器能很方便的工作在DCM模式下，从而使整个电源系统能够工作在DCM模式下，这样非常有利于实现电流控制，提高环路控制的稳定性。该电路简单的工作原理与图2所示电路的工作原理类似，不同之处在于是每个变压器的输出通过各自的支路并联在一起。在本实用新型的原理下，在电源电路中设置多个输出电路，多个副边绕组和多个二极管的方案也是可行的；变压器的原边绕组与相应的多个副边绕组耦合，副边绕组与相应的输出电路连接。

另外，输出电路也可以包括与副边绕组串联的二极管和电容，以及与电容并联的负载；二极管和电容的数量均为一个，或者多个二极管并联，多个所述电容并联。此时，两个或两个以上属于不同输出电路的电容可以并联。

当然，根据上述原理，通过单驱动，多变压器并联实现拓补为正激电路的电源电路也是可行的，这里将不再赘述。

显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (5)

1.一种单驱动多变压器原边并联的开关电源电路，其特征在于：包括电源、开关管、多个原边并联的变压器，其中所述电源、开关管以及并联在一起的变压器原边相串联。

2.根据权利要求1所述的一种单驱动多变压器原边并联的开关电源电路，其特征在于：在所述电源、开关管、多个原边并联的变压器相串联的回路中串联连接电流检测元件，其中所述电流检测元件为分流器、电阻或者电流传感器；所述电流检测元件的数量为一个或者多个所述电流检测元件相串联或者并联。

3.根据权利要求1所述的一种单驱动多变压器原边并联的开关电源电路，其特征在于：所述电源为一个电容或者多个并联的电容或者直流电源设备；所述开关管为开关型器件，所述开关型器件包括MOSFET、IGBT或三极管；所述开关管的数量为一个，或者多个所述开关管并联。

4.根据权利要求2所述的一种单驱动多变压器原边并联的开关电源电路，其特征在于：每个所述变压器包括一个或者多个副边绕组，每个副边绕组与一个输出电路连接；所述输出电路包括与所述副边绕组串联的二极管和电容，以及与所述电容并联的负载；所述二极管和所述电容的数量均为一个，或者多个所述二极管并联，多个所述电容并联。

5.根据权利要求4所述的一种单驱动多变压器原边并联的开关电源电路，其特征在于：两个或两个以上属于不同输出电路的电容相并联。